[發明專利]抑制故障瞬時沖擊電流型虛擬同步逆變器及其控制方法

有效

• 申請號: 201710029129.9
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106655272B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 帥智康;黃文;沈征;王俊;方俊斌;沈超;李楊
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M1/32;H02M7/5387
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 姜芳蕊

1.一種抑制故障瞬時沖擊電流型虛擬同步逆變器，其特征在于，由逆變器輸出電壓電流信息采集模塊、虛擬同步逆變控制模塊、故障檢測和綜合模塊、滯環比較控制環節模塊及故障切除后反切換并網控制模塊組成；其中，

所述逆變器輸出電壓電流信息采集模塊，用于采集逆變器輸出端電壓信號、逆變器輸出端電流信號和并網點電壓信號；

所述虛擬同步逆變控制模塊，用于實現當系統正常運行時的虛擬同步發電機特性；

所述故障檢測和綜合模塊，用于實時檢測逆變器輸出電流的瞬時值和電壓的峰值，判斷電網側是否發生故障和故障是否切除，并起到一個邏輯綜合的作用；

所述滯環比較控制模塊，用于電網側故障時的沖擊電流抑制；

所述反切換并網控制模塊，用于通過故障檢測和綜合模塊給出的故障切除信號，啟動反切換控制，并完成從滯環比較控制輸出轉換為傳統虛擬同步逆變控制的狀態；

所述虛擬同步逆變控制模塊以逆變器輸出電流信號i_s為輸入并以此時三相電壓參考值為電壓按功率計算公式進行相乘作為虛擬同步逆變控制模塊的功率輸入，然后所述虛擬同步逆變控制模塊中的有功慣性下垂環接收有功功率輸入后進行慣性計算和下垂計算，得到參考波角速度，同時對角速度進行積分，得到參考波的相位角；所述虛擬同步逆變控制模塊中的無功慣性下垂環接收無功功率輸入后進行慣性和下垂計算，得到虛擬勵磁大小，然后乘以得到的參考波角速度得到輸出信號的幅值，最后，該幅值乘以參考波相位角的正弦值作為虛擬同步逆變控制模塊的輸出；

所述滯環比較控制環節模塊將逆變器輸出電壓電流信息采集模塊的并網點電壓值進行鎖相后得到并網點A相的相位輸出到滯環比較控制中，然后結合設定的保護值產生三相電流給定；將逆變器輸出電壓電流信息采集模塊的電流值與三相電流給定做差后經過滯環比較器，其輸出作為驅動IGBT的控制信號。

2.根據權利要求1所述的抑制故障瞬時沖擊電流型虛擬同步逆變器，其特征在于，所述逆變器輸出電壓電流信息采集模塊，采集逆變器輸出側濾波電容C處電壓信號和輸出濾波電感L_s上的電流信號，并將電流信號傳送給虛擬同步逆變控制模塊的電流信號輸入端、滯環比較控制模塊的電流輸入端和故障檢測綜合模塊的電流信號輸入端，同時將電壓信號傳送給故障檢測和綜合模塊的電壓信號輸入端。

3.根據權利要求1所述的抑制故障瞬時沖擊電流型虛擬同步逆變器，其特征在于，所述故障檢測和綜合模塊以逆變器輸出電流信號和并網點電壓信號為輸入，其中電流信號瞬時值與設定的電流保護值做比較，當瞬時電流值的大小大于電流保護值時，輸出切換信號t_rig，此切換信號作為故障檢測和綜合模塊輸入；同時，并網點電壓信號輸入到故障檢測和綜合模塊中，經過峰值檢測得到其峰值，然后與故障觸發模塊輸出的切換信號進行綜合后的輸出作為切換信號；當故障發生時，切換信號將會發出并維持一段時間，直至并網點電壓幅值恢復到系統的額定電壓值附近時，切換信號恢復，此切換信號即為故障檢測和綜合模塊的輸出。

4.根據權利要求1所述的抑制故障瞬時沖擊電流型虛擬同步逆變器，其特征在于，所述故障切除后反切換并網控制模塊以逆變器輸出電壓電流信息采集模塊的采集得到的并網點電壓值與故障檢測和綜合模塊的輸出為輸入信號，其中并網點電壓信號和逆變器三相電勢做差后除以虛擬阻抗得到虛擬電流作為虛擬同步逆變控制模塊的電流輸入，故障檢測和綜合模塊的輸出則作為切換信號，用于啟動從滯環比較控制到虛擬同步逆變控制模塊的切換過程。

5.一種如權利要求1所述的抑制故障瞬時沖擊電流型虛擬同步逆變器的控制方法，其特征在于，當系統正常運行，沒有發生故障時，虛擬同步逆變器的輸出電流經過逆變器輸出電壓電流信息采集模塊送到故障檢測和綜合模塊后，判斷沒有超過設定的保護值，反切換并網控制模塊和滯環比較控制模塊不動作，虛擬同步逆變控制模塊正常運行；

當系統中出現短路故障時，虛擬同步逆變器的輸出電流經過逆變器輸出電壓電流信息采集模塊送到故障檢測和綜合模塊后，判斷超過設定的保護值，此時故障檢測和綜合模塊會發出啟動切換信號給虛擬同步逆變控制模塊，虛擬同步逆變控制模塊會切換為反切換并網控制模塊，并且逆變器的驅動控制信號會從虛擬同步逆變控制模塊的輸出切換為滯環比較控制模塊的輸出；當系統故障清除后，虛擬同步逆變器的并網點電壓經過逆變器輸出電壓電流信息采集模塊送到故障檢測和綜合模塊后，判斷峰值已經恢復，此時故障檢測和綜合模塊會發出反切換啟動信號給反切換并網控制模塊，反切換并網控制模塊會切換為虛擬同步逆變控制模塊，并且逆變器的驅動控制信號會從滯環比較控制模塊切換為虛擬同步逆變控制模塊，實現無沖擊的反切換，整個抑制沖擊電流動作過程完成。